全 文 ：辽河三角洲湿地的景观破碎化分析3
王宪礼　布仁仓　胡远满　肖笃宁　
(中国科学院沈阳应用生态研究所, 沈阳 110015)
【摘要】　利用遥感、G IS 手段对辽河三角洲的湿地景观进行研究, 并选用6种不同的方法
对研究区的景观破碎化程度进行分析. 结果表明, 研究区的景观破碎化程度较低, 总体斑
块密度为0. 286个õkm - 2, 廊道密度为1. 098 kmõkm - 2, 聚集度指数为0. 955. 景观破碎化与
人类活动密切相关, 随着人类活动的增加, 景观破碎化程度加深. 廊道景观的发展是景观
破碎化的前提与动因.
关键词　景观生态学　景观破碎化　廊道　湿地
Analysis on landscape fragmen t of L iaohe delta wetlands. W ang X ian li, Burencang, H u
Yuanm an and X iao D uning ( Institu te of A pp lied E cology , A cad em ia S in ica , S heny ang
110015). 2Ch in. J. A pp l. E col. , 1996, 7 (3) : 299～ 304.
In th is paper, the w etland landscape of L iaohe delta is studied w ith remo te sensing and
G IS and six app roaches are used to analyze its fragm entat ion. T he resu lts show that th is
area is ligh tly fragm ented, the patch density of landcapes is 0. 286 individualõkm - 2, the
co rrido r density is 1. 098 kmõkm - 2 and the aggregation index of various landscapes is
0. 955. L andscape fragm entat ion is clo sely rela ted to hum an activites, and the fragm enta2
t ion level is increased w ith increasing hum an activit ies on the landscapes. T he expansion
of co rrido rs is the p rem ise and impetus of landscape fragm entat ion.
Key words　L andscape eco logy, L andscape fragm entat ion, Co rrido r, W etland.
　　3 国家自然科学基金资助项目.
1995年11月1日收到, 1996年5月18日改回.
1　引　　言
　　景观的破碎化是指由于自然或人文因
素的干扰所导致的景观由简单趋向于复杂
的过程, 即景观由单一、均质和连续的整体
趋向于复杂、异质和不连续的斑块镶嵌体
的过程. 在这里, 人类的干扰因素常常起着
主导作用. 在较大尺度研究中, 景观的破碎
化状况是其重要的属性特征. 景观的破碎
化与人类活动紧密相关, 与景观格局、功能
与过程密切联系, 同时它又与自然资源保
护互为依存. 随着人类的进步和科技的发
展, 人类对自然的干扰能力越来越强, 因而
导致景观的破碎化程度也逐步加深. 对景
观的破碎化进行分析是当前景观生态学研
究的热点之一. 通过景观破碎化分析, 可以
从一定的角度对景观的稳定性和人类干扰
程度进行适当的评价, 为景观的管理和设
计提供依据.
2　研究方法
2. 1　自然概况
辽河三角洲位于辽河平原南部. 渤海辽东湾
顶部是由辽河、双台子河、大凌河、小凌河、大清
河等一系列河流形成的冲海积平原, 总体呈湾状
三角洲, 而辽河三角洲是其主体部分. 盘锦市是
三角洲的核心, 代表着整个三角洲的特征. 因此,
本文选取盘锦市为研究对象.
辽河三角洲属暖温带的大陆性半湿润季风
气候. 地貌为冲海积平原, 地势平坦, 地貌类型单
一, 地 面 高 程 小 于 7 m , 坡 降 为 1ö20000～
应 用 生 态 学 报　1996年7月　第7卷　第3期　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CH IN ESE JOU RNAL O F A PPL IED ECOLO GY, Ju ly 1996, 7 (3) ÷299～ 304
1ö25000, 海岸地带地势低洼, 湿地遍布, 潮沟发
育. 从小凌河口至大清河口, 形成的潮间带滩面
平坦, 平均坡降1ö2000～ 1ö4000, 滩面宽在3～ 4
km , 在双台子河口最宽, 达8～ 9 km.
辽河三角洲主要土壤类型有水稻土、盐化草
甸土和沼泽土. 由于具有独特的水文、土壤等条
件, 从而造成了植被在本区的分异. 本区植被群
落类型以水生或湿生为主. 辽河三角洲发育着大
面积的以芦苇沼泽为主的湿地, 总面积约900
km 2, 为世界第2大苇田. 经过40 a 的开垦, 该区现
有稻田约2000 km 2, 形成了大片的人工湿地, 加上
不断淤涨的滩涂及水面, 合计湿地面积占总土地
面积的90% 以上.
根据1÷ 100000假彩色 TM 卫片 (1994年9月8
日)、1÷100000地形图 (1977年8月航测, 1978年5月
调绘, 1979年第1版)、1÷ 100000土地利用现状图
(1986年航测, 1987～ 1988年调绘, 1989年编绘)、1÷ 100000土壤图 (1981年调查, 1985年成图) ; 1 ÷
200000地貌图 (国家海洋局, 国家测绘局1988年)
以及1÷150000植被图 (董厚德编绘, 内部资料)等,
采用分段命名法编制了辽河三角洲湿地的景观
分类系统, 并绘出了研究区的景观类型图和湿地
类型图. 此外, 还单独编订了廊道类型系统并绘
制了一张廊道类型图. 利用A RCöIN FO 软件对
以上各图件进行计算和分析, 获得了相应的属性
数据, 根据这些数据对辽河三角洲湿地景观的破
碎化进行了分析. 破碎化指数即为描述某一景观
类型在给定时间里和给定性质上的破碎化程度.
本文共选用6种指数对景观的破碎化进行分析,
除斑块密度指数、廊道密度指数和聚集度指数
外, 所采用的其它几类破碎化指数的取值均为0
～ 1之间; 0代表无破碎化存在, 1则代表给定性质
已完全破碎化. 聚集度指数的取值虽亦为0～ 1之
间, 但其物理意义恰与前者相反.
2. 2　斑块密度指数
即斑块个数与面积的比值[2～ 4 ]. 根据这一思
想, 可以计算整个研究区斑块总数与总面积之
比, 也可以计算各类景观斑块个数与其面积之
比, 比值愈大, 破碎化程度愈高. 根据这一指数,
可以比较不同类型景观的破碎化程度及整个景
观 (研究区)的景观破碎化状况, 从而可以识别不
同景观类型受干扰的强度.
2. 3　廊道密度指数
廊道景观在研究区单位面积内的长度也是
一种衡量景观破碎化程度的指数. 廊道除了作为
流的通道外, 还是分割景观, 造成景观破碎化程
度加深的动因; 单位面积中廊道愈长, 景观破碎
化程度愈高. 通过廊道密度计算, 可以弥补斑块
密度计算中同一种景观类型破碎化程度被忽视
的一面.
2. 4　景观斑块数破碎化指数
该指数的计算公式为
　　FN 1= (N p - 1) öN c
　　FN 2= M PS (N f - 1) öN c
式中, FN 1和 FN 2是2个某一景观类型斑块数破碎
化指数, N c 是景观数据矩阵的方格网中格子总
数, N p 是景观里各类斑块的总数; M PS 是景观
里各类斑块的平均斑块面积 (以方格网的格子数
为单位) ,N f 是景观中某一景观类型的总数 [1 ].
本文对该计算公式进行了改造, N c 不采用
方格网中格子总数, 而是用研究区最小的斑块面
积去除总面积, 也就是用最小斑块面积作为每一
网格的大小, 这种做法就是减少由于网格尺度不
同而造成的数据变化, 从而使该指数在某一研究
区的某一分类系统下稳定. 同样,M PS 也以研究
区的最小斑块的数目为单位. 在本指数计算中,
最小斑块被视为正方形网格.
2. 5　景观斑块形状破碎化指数
其计算公式为:
　　FS 1= 1- 1öM S I
　　FS 2= 1- 1öA S I
　　M S I = ∑
N
i= 1
S I ( i) öN
　　A S I= ∑
N
i= 1
A ( i)S I ( i) öA
　　S I ( i) = P ( i) ö[4 A ( i) ]
　　A = ∑
N
i= 1
A ( i)
式中, FS 1和 FS 2是2个某一景观类型斑块形状破
碎化指数, M S I 是景观斑块的平均形状指数,
A S I 是用面积加权的景观斑块平均形状指数, S I
( i)是景观斑块 i 的形状指数, P ( i) 是景观斑块 i
的周长, A ( i)是景观斑块 i 的面积, A 是该景观类
型的总面积, N 是该景观类型的斑块数. 应注意,
003 应　用　生　态　学　报 7卷
A S I ( i) 的计算是以正方形为标准的形状指数, 即
正方形的形状指数为1, 其它形状均小于1.
2. 6　景观内部生境面积破碎化指数
计算式为
　　 F I 1= 1- A iöA
　　 F I 2= 1- A 1öA
式中, F I 1和 F I 2是2个景观类型内部生境面积破
碎化指数, A i 是某一景观类型内部总面积, A 1是
该景观类型最大的斑块, A 是景观总面积.
2. 7　聚集度指数
聚集度描述的是景观里不同生态系统的团
聚程度. 由于这一指数包含空间信息, 因而广泛
地被应用于景观生态学领域. 它是描述景观格局
的最重要的指数之一.
聚集度的计算公式为:
　　 R C = 1- C öCm ax
式中, R C 是相对聚集度指数 (0～ 1取值) , C 为复
杂性指数, Cm ax是C 的最大可能取值. C 和 Cm ax的
计算公式:
C = - ∑
m
i= 1
∑
m
j= 1
P ( i, j ) log[P ( i, j ) ]
　　Cm ax = m log (m )　　　　　　　　　
式中, P ( i, j ) 是生态系统 i 与生态系统 j 相邻的
概率, m 是景观里生态系统类型总数. 在实际计
算中, P ( i, j )可由下式估计:
　　P ( i, j ) = E E ( i, j ) öN b
式中, E ( i, j ) 是相邻生态系统 i 与 j 之间的共同边界
长度, N b 是景观里不同生态系统间边界的总长度.
R C 的取值大, 则代表景观由少数团聚的大
斑块组成, R C 取值小, 则代表景观由许多小斑块
组成. 亦即 R C 取值越小, 则景观破碎化程度越
深[1 ].
2. 8　各种指数的计算
　　对以上各种指数的计算都是分两套系统进
行的: 一是景观类型系统 (表1) , 二是湿地类型系
统 (亦是景观系统, 是由不同景观类型, 由低级向
高级组合而成) (表2). 这2套系统之间可以彼此
参证, 互为补充.
表1　景观类型系统表
Table 1 Landscape types
景观类型
L andscape
type
各类景观面积
A rea of differen t
landscape types
( km 2)
所占比例
Percen tage
(% )
斑块个数 (个)
N um ber of
patches
所占比例
Percen tage
(% )
人工景观A rtificial landscape 535. 429 0. 126 782 64. 5
砾沙质冲洪积扇景观A lluvial & diluvial fan 142. 487 0. 034 31 2. 6
平洼地景观 L ow 2lying area 212. 856 0. 050 59 4. 9
低湿地景观 L ow w etland 901. 825 0. 213 112 9. 2
低平地景观 L ow flat ground 1506. 936 0. 355 115 9. 5
滩涂景观Beach 431. 789 0. 102 30 2. 5
砂洲景观 Shoal 93. 228 0. 022 8 0. 7
河流、河漫滩景观 R iver and bank 368. 564 0. 087 68 5. 6
三角洲景观D elta 48. 841 0. 012 8 0. 7
合计 To tal 4241. 955 1213
表2　湿地类型系统表
Table 2 W etland types
类　型
W etland type
1994年湿地景观类型的面积
A rea of differen t
w etlands in 1994 ( km 2)
各类湿地所占比例
Percen tage of
differen t w etlands (% )
斑块个数
N um ber of
patches
斑块数所占比例
Percen tage of
patch num bers (% )
人工湿地A rtificial 2299. 452 0. 542 171 31. 0
半自然湿地 Sem i2natu ral 917. 608 0. 216 157 29. 3
自然湿地N atural w etlands 744. 351 0. 175 100 18. 7
库塘Reservo ir and pond 65. 046 0. 015 61 11. 4
河流R iver 104. 813 0. 025 3 0. 6
虾蟹田 Sh rimp and crab pond 110. 685 0. 026 43 8. 0
合计 To tal 4241. 955 535
1033期　　　　　　　　　王宪礼等: 辽河三角洲湿地的景观破碎化分析　　　　　　
3　结果与分析
3. 1　斑块密度指数
研究区总体斑块密度为 0. 286个õ
km - 2, 从表3可见, 人工景观的密度指数最
大, 为1. 461, 最小的是滩涂景观, 只有0.
069, 不足前者的5% , 表明人工景观破碎化
程度高, 而滩涂景观几乎未受干扰.
　　从表4可见, 居民与工业用地斑块密度
最高, 其次为库塘; 河流景观最低, 与景观
分类系统中的取值相符, 人工湿地的斑块
密度较低, 因为大片水田已连成一片, 在比
例尺上难以划分成更细的斑块, 可用廊道
密度来补充.
表3　景观破碎化指数
Table 3 Fragmen ted index of landscapes
景观类型
L andscape type
斑块数
N um ber of patches
( indõkm - 2) FN 2 FS1 FS2 F l1 F l2
人工景观A rtificial landscape 1. 461 0. 644 0. 168 0. 374 0. 874 0. 988
砾沙质冲洪积扇景观A lluvial & diluvial fan 0. 218 0. 025 0. 352 0. 604 0. 966 0. 994
平洼地景观L ow 2lying land 0. 277 0. 048 0. 348 0. 570 0. 920 0. 994
低湿地景观L ow w etland 0. 124 0. 094 0. 315 0. 682 0. 787 0. 934
低平地景观L ow flat ground 0. 076 0. 094 0. 333 0. 892 0. 644 0. 771
滩涂景观Beach 0. 069 0. 024 0. 463 0. 626 0. 898 0. 946
砂洲景观 Shoal 0. 086 0. 006 0. 256 0. 429 0. 978 0. 990
河流、河漫滩景观R iver and bank 0. 185 0. 055 0. 493 0. 768 0. 913 0. 987
三角洲景观D elta 0. 164 0. 006 0. 330 0. 345 0. 988 0. 997
表4　湿地破碎化指数
Table 4 Fragmen ted index of wetlands
景观类型
L andscape type
斑块数
N um ber of patches
( indõkm - 2) FN 2 FS1 FS2 F l1 F l2
居民与工业用地Residen t and industrial area 1. 885 0. 558 0. 172 0. 374 0. 915 0. 993
库塘Reservo ir and pond 0. 938 0. 049 0. 131 0. 029 0. 985 0. 997
虾蟹田 Sh rimp and crab pond 0. 388 0. 035 0. 161 0. 480 0. 974 0. 988
人工湿地景观M an2m ade w etland 0. 074 0. 140 0364 0. 871 0. 825 0. 946
河流R iver 0. 029 0. 002 0. 886 0. 903 0. 975 0. 987
半自然湿地景观 Sem i2natu ral w etland 0. 171 0. 129 0. 304 0. 662 0. 784 0. 934
自然湿地景观N atural w etland 0. 134 0. 082 0. 399 0. 569 0. 543 0. 771
3. 2　廊道密度
廊道密度在研究区中为1. 098 kmõ
km - 2, 水网和道路密度分别为0. 649和
0. 351 kmõkm - 2, 表明水网在景观中居主
体, 且是分割景观的主要廊道类型.
3. 3　景观斑块数破碎化指数
该指数包括两种, FN 1和 FN 2, 这2个
指数与斑块密度指数有相通之处, 其不同
就在于其值域为 [ 0- 1 ], 而斑块密度则没
有这么严格的值域. 用图上最小斑块 (图上
面积) 0. 006 ( inch2 ) 去除总面积得 N c =
119451. 956. 经计算 FN 1 = 0. 010, 为整个
研究区景观斑块破碎化指数. FN 2为各类
景观的斑块破碎化指数 (表3). FN 2最大的
是人工景观, 为0. 644, 最小的是沙洲和三
角洲景观, 均为0. 006, 从表3数据可见, 随
着人类干扰程度增加, 斑块破碎化指数增
加, 通过这一指数, 可以判定人类对景观的
干扰程度. 在湿地类型中 (表4) , 斑块破碎
化指数亦遵循这一规律.
3. 4　斑块形状破碎化指数
形状破碎化指数有2种, FS1和 FS2. 当
两种指数都较高时, 则形状破碎化程度较
深. 因而, 在景观类型系统中, 河流、河漫滩
景观形状破碎化最高, 其次是滩涂景观和
低平地景观, 人工景观形状破碎化程度最
低, 这是因为人为景观形状较规则 (表3).
湿地类型系统中仍以河流的形状破碎化指
203 应　用　生　态　学　报 7卷
数为最高, 自然湿地和人工湿地次之, 库塘
以及居民用地、虾蟹田等最低 (表4).
3. 5　景观内部生境面积破碎化指数
内部生境破碎化指数以低平地最低,
其次为低湿地和滩涂 (表3). 这几种类型景
观的单独斑块面积较大, 故取值较低. 在湿
地系统中, 自然湿地的内部生境破碎化指
数最低, 其次是半自然湿地, 再之是人工湿
地, 表明与人为干扰的相关性 (表4).
3. 6　景观聚集度指数
该区总的聚集度指数RC 为0. 955, 表
明整个研究区是以少数大斑块为主体构建
起来的, 这些大斑块包括大面积的水稻田、
苇田及滩涂景观. 在各类景观中, 低湿地景
观的聚集度最高, 为0. 826, 其次为低平地,
0. 715. 这两类景观分别以苇田和稻田为主
体, 故而聚集度指数大. 最低的是砂洲景
观, 为0, 表明构成该种景观的各斑块体空
间上没有任何联系, 完全离散分布, 其次为
人工景观, 0. 457, 表明该景观是由许多小
斑块组成的, 这一组数据与图面定性判别
相符 (表5). 从湿地类型角度分析 (居民地
参与各种类型计算, 河流归入自然湿地, 虾
蟹田和库塘归入人工湿地) , 发现人工湿地
的聚集度指数最高, 为0. 924, 其它半自然
湿地和自然湿地相近, 分别为0. 870和0.
897, 表明研究区的各湿地类型主体均为
大斑块, 这与实际状况完全符合. 其实, 稻
表5　不同景观聚集度指数
Table 5 Aggregation index of differen t landscape
类　别
Catego ry
聚集度指数
A ggregation
index
人工景观A rtificial landscape 0. 457
砾沙质冲洪积扇景观A lluvial fan 0. 538
平洼地景观L ow 2lying area 0. 686
低湿地景观L ow w etland 0. 826
低平地景观L ow flat ground 0. 715
滩涂景观Beach 0. 681
沙洲景观 Shoal 0
河流、河漫滩景观R iver and bank 0. 690
三角洲景观D elta 0. 706
田 (人工湿地)苇田和滩涂共同构成了研究
区基本背景.
4　讨　　论
4. 1　整体破碎化低
从总体上来看, 研究区景观的破碎化
程度较低. 尤其是自然景观受人类影响较
低, 景观基本上还保持着自然原貌. 半自然
景观虽然受人类干扰程度较深, 但由于管
理较好, 因而其破碎化程度亦较低. 辽河三
角洲的大规模开发始于60年代, 由于开发
历史较短, 土地利用方式相对单一, 景观的
异质性水平较低, 因而表现出景观的破碎
化程度较低.
4. 2　干扰强度与景观破碎化
随着人为干扰强度的增加, 景观破碎
化程度加深, 形状破碎化降低. 内部生境破
碎化与斑块大小 (Patch size) 呈正相关, 基
本随人为干扰强度增加而降低. 景观破碎
化与优势度增高 (由于人类的介入, 使得
景观的构成趋向单一, 即优势度增高多样
性降低)并不矛盾, 由于人类定向选择造成
许多景观类型 (生态系统) 退化或消失, 同
时人类活动又不断分割景观使原来成为整
体自然景观分化成为不同类型景观斑块.
4. 3　廊道结构特征与功能关系
廊道景观可划分为10类 (表6) , 总长度
为4656. 363 km , 平均1 km 2有1. 089 km 的
廊道. 廊道中以灌溉和排水的渠道为主体,
共有2378. 576 km , 占总廊道长度的51.
1% , 是维系研究区人工湿地和半自然湿地
的动脉. 同时, 廊道又分割了景观, 改变了
自然景观的原貌. 渠道的开通造就了大片
人工湿地, 延缓了半自然湿地向旱地的退
化, 同时通过排水洗盐又造成了自然的沼
泽湿地退化等等.
　　其次, 廊道的增加又是造就景观破碎
化的动因和前提, 由于渠道和道路的开通,
3033期　　　　　　　　　王宪礼等: 辽河三角洲湿地的景观破碎化分析　　　　　　
表6　辽河三角洲湿地景观廊道类型
Table 6 Corr idor types of wetlands in L iaohe delta
类 型
T ype
长　度
L ength (km )
百分比
Percen tage (% )
功　能
Function
干渠M ain canal 434. 272 0. 093 灌溉与水流分配
支渠B ranch canal 1944. 304 0. 418 灌溉与水流分配
河流R iver 204. 723 0. 044 泻洪、污染物入海通道
次级河流B ranch 94. 097 0. 020 泻洪、污染物入海通道
潮沟 T ide ditch 75. 465 0. 016 海陆联系通道
河流防护堤D am of the river 395. 295 0. 085 防护
海洋防护堤D am of sea 17. 271 0. 004 阻断海陆联系
铁路Railw ay 102. 380 0. 022 运营
主要公路H ighw ay 633. 490 0. 136 运营
次级道路Road 755. 066 0. 162 运营
廊道总长 To tal length of all co rrido rs 4656. 363
方便了人类的活动, 因而加剧了对湿地的
人为干扰. 此外, 廊道除了具有流的传输作
用 (如渠道、道路等)外, 还具有阻断与防护
的作用 (如防护堤). 研究区廊道分布最密
集区是人工湿地区, 即人类活动愈频繁区,
廊道的密度亦加大. 正如湿地景观类型的
多样化一样, 密集的廊道景观也是研究区
的重要特征之一.
4. 4　景观破碎化分析与比例尺变化关系
目前国内外的景观生态学研究对景观
的破碎化分析十分重视, 但是运用多种指
数进行综合分析还很少见, 一般情况下, 都
用斑块密度指数. 这种指数受图形比例尺
和研究者的主观随意性影响, 使结果分析
没有一定标准与可比性, 而运用多种指数
综合分析景观破碎化, 在一定程度上消除
了这种影响. 对于同一区域, 由于随着图形
比例尺的减小, 景观的可辨识性降低, 因而
利用某些指数进行景观的破碎化程度判别
亦有所变化 (如密度指数). 其它的指数分
析则基本不影响判定结果, 因而通常对景
观破碎化的比较分析都是在相同的比例尺
下进行.
参考文献
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403 应　用　生　态　学　报 7卷